Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa: Pretreatment

Posted on November 21, 2008 | 10 Comments

Baca juga: Pendahuluan | Pretreatment | Hidrolisis Asam |Hidrolisis Enzimatis| Fermentasi | Purifikasi | Literatur

Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi di mana penting untuk pengembangan teknologi biokonversi dalam skala komersial (Mosier, et al., 2005). Pretreatmen merupakan tahapan yang banyak memakan biaya dan berpengaruh besar terhadap biaya keseluruhan proses. Sebagai contoh pretreatment yang baik dapat mengurangi jumlah enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, 2005) (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Comparative sugar recovery data from laboratory scale application of leading pretreatment technologies to corn stover, 2005). Pretreatment dapat meningkatkan hasil gula yang diperoleh. Gula yang diperoleh tanpa pretreatment kurang dari 20%, sedangkan dengan pretreatment dapat meningkat menjadi 90% dari hasil teoritis (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Tujuan dari pretreatment adalah untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa menjadi lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polymer polisakarida menjadi monomer gula. Tujuan pretreatment secara skematis ditunjukkan pada Gambar 2.

Pretreatment lignoselulosa

Pretreatment lignoselulosa


Gambar 2. Gambar skema tujuan pretreatment biomassa lignoselulosa (Mosier, et al., 2005).

Selama beberapa tahun terakhir berbagai teknik pretreatment telah dipelajari melalui pendekatan biologi, fisika, kimia. Menurut (Sun & Cheng, 2002) pretreatment seharusnya memenuhi kebutuhan berikut ini:1) meningkatkan pembentukan gula atau kemampuan menghasilkan gula pada proses berikutnya melalui hidrolisis enzimatik; 2) menghindari degradasi atau kehilangan karbohidrat; 3) menghindari pembentukan produk samping yang dapat menghambat proses hidrolisis dan fermentasi, 4) biaya yang dibutuhkan ekonomis. Ringkasan berbagai teknik pretreatment yang dikembangkan ditampilkan pada Tabel 3 di bawah ini. Teknik pretreatment yang telah dikembangkan lebih banyak dilakukan secara mekanik atau fisiko-kimia. Pretreatment secara biologi sedikit dilaporkan. Pretreatment secara biologi akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian 4 tulisan ini. Berbagai metode pretreatment telah diulas secara mendalam oleh (Mosier, et al., 2005) (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Hendriks & Zeeman, 2009) (Hu, Heitmann, & Rojas, 2008).

Tabel 1. Pretreatment biomassa lignoselulosa untuk produksi bioethanol

Pretreatment

Proses

Perubahan pada biomassa

Referensi

Pretreatment mekanik atau fisik

Milling:

–         
ball milling

–         
two-rol milling

–         
hammer milling

–         
colloid milling

–         
vibrotory ball
milling

Irradiation:

–         
gamma-ray

–         
electron beam

–         
microwave

Lainnya:

–         
hydrothermal

–         
uap bertekanan
tinggi

–         
expansi

–         
extrusi

–         
pirolisis

–         
air panas

–         
mengurangi ukuran partikel

–         
meningkatkan luas permukaan yang kontak dengan
enzim

–         
mengurangi kristalisasi
selulosa

(Taherzadeh & Karimi,
2008)

(Sun & Cheng, 2002)

(Zhu, et al., 2005)

(Thomsen, Thygesen, &
Thomsen, 2008)

(Ahring, Jensen, Nielsen,
Bjerre, & Schmidt, 1996)

(Hendriks & Zeeman,
2009)

(Eggeman & Elander,
2005)

(Ohgren, Rudolf, Galbe,
& Zacchi, 2006)

(Kabel, Bos, Zeevalking,
Voragen, & Schols, 2007)

Pretreatmen kimia dan
fisik-kimia

Explosion:

–         
eksplosi uap panas

–         
ammonia fiber explotion
(AFEX)

–         
eksplosi CO2

–         
eksplosi SO2

Alkali:

–         
sodium hidroksida

–         
ammonia

–         
ammonium sulfat

–         
ammonia recycle percolation (ARP)

–         
kapur (lime)

Asam:

–         
asam sulfat

–         
asam fosfat

–         
asam hidroklorat

–         
asam parasetat

Gas:

–         
Clorin dioksida

–         
Nitrogen dioksida

–         
Sulfur dioksida

Agen Oksidasi:

–         
Hidrogen peroksida

–         
oksidasi basah

–         
Ozone

Pelarut untuk ekstraksi lignin:

–         
ekstrasi ethanol-air

–         
ekstrasi benzene-air

–         
ekstraksi etilen glikol

–         
ekstraksi butanol-air

–         
agen pemekar (swelling)

–         
meningkatkan area pemukaan
yang mudah diakses

–         
delignifikasi sebagian atau hampir keseluruhan

–         
menurunkan kristalisasi selulosa

–         
menurunkan derajat polimerisasi

–         
hidrolisis hemiselulosa sebagian atau keseluruhan

(Sun & Cheng, 2002)

(Taherzadeh & Karimi,
2008)

(Eggeman & Elander,
2005)

(Eklund, Galbe, &
Zacchi, 1995)

(Negro, Manzanares, Oliva,
Ballesteros, & Ballesteros, 2003)

(Bower, Wickramasinghe,
Nagle, & Schell, 2008)

(Cara, Ruiz, Ballesteros,
Manzanares, Negro, & Castro, 2008)

(Kim & Hong, 2001)

(Mosier, et al., 2005)

(Saha & Cotta, 2008)

(Shimizu, Sudo, Ono,
Ishihara, Fujii, & Hishiyama, 1998)

(Sun & Chen, Organosolv
pretreatment by crude glycerol from oleochemicals industry for enzymatic
hydrolysis of wheat straw, 2008)

(Sun & Chen, Enhanced
enzymatic hydrolysis of wheat straw by aqueous glycerol pretreatment, 2008)

(Sun & Cheng, 2005)

(Zhang, et al., 2008)

(Kim & Lee, 2002)
(Zhao, Zhang, & Liu, 2008)

(Lloyd & Wayman, 2005)

(Ahring, Jensen, Nielsen,
Bjerre, & Schmidt, 1996)

(Silverstein, Chen,
Sharma-Shivappa, Boyette, & Osborne, 2007)

 

 

 

Biologi

–         
Fungi Pelapuk Putih

–         
Aktinomicetes

–         
delignifikasi

–         
penurunan derajat polerisasi
selulosa

–         
penurunan derajat kristalisasi
selulosa

(Taniguchi, Suzuki,
Watanabe, Sakai, Hoshino, & Tanaka, 2005)

(Shi, Chinn, &
Sharma-Shivappa, 2008)

(Keller, Hamilton, &
Nguyen, 2003)

(Kirk & Chang,
Potential application of bio-ligninolytic System, 1981)

 

Download buku dan referensi lain: Klik Di Sini.

Referensi yang berkaitan:
cellulosic cell wall
Posted from WordPress for Android

This entry was posted in Biofuel, MyResearch and tagged , , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

10 responses to “Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa: Pretreatment”

  1. Pingback: Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa « isroi

  2. panko's avatar panko | March 16, 2009 at 1:38 am | Reply

    pak, slm kenal..
    sy tertarik dngn bioetanol dr limbh lignoselulosa.. tp pstakanya susah bgt di cari..
    kalo boleh sy minta tlng dkrm pstaka punya pak isroi.. tanx

  3. widarti megawati's avatar widarti megawati | July 27, 2009 at 9:12 am | Reply

    Asslm maf pak….
    1. mau tanya… berapa porsentase kandungan air dalam jerami padi?
    2. brapa lama waktu yang dibutuhkan untuk melunakkan lignin (perendaman dengan kapur)?
    3. pada proses hidrolisis mana yang lebih efisien antara menggunakan asam sulfat atau enzim……?
    sebelumnya saya ucapkan terima kasih…. karena lewat blog bapak saya mendapatkan banyak ilmu…….
    saya tunggu balasannya…..

  4. catherine's avatar catherine | February 26, 2010 at 4:43 am | Reply

    Ass, Pak.
    Salam kenal, saya mahasiswi teknik kimia, Bandung.

    Kebetulan saya sedang tahap awal penelitian mengenai pretreatment sekam padi untuk bioetanol. Tapi, saya masih bingung untuk menentukan fokus penelitian saya. Angkatan atas sebelum saya, sudah meneliti tentang pretreatment Alkalin Peroksida, variasinya: waktu perendaman, konsentrasi H2O2, dan suhu reaksi. Pak, boleh minta bantuannya, variasi apa saja yang mungkin bisa saya teliti yang sekarang masih butuh untuk dikembangkan?

    Btw, blog bapak sangat membantu saya. 2 thumbs up!!
    Terimakasih ^o^
    Wass.

    • isroi's avatar isroi | February 27, 2010 at 11:14 pm | Reply

      Saya sudah membuat daftar literatur di blog ini. Coba pelajari draf literatur itu. Di bandung kan juga ada Pak Ronny, bisa konsultasi dengan Beliau. Menurut saya yang penting sekarang adalah bagaimana mendapatkan yield yang tinggi dengan proses pretreatment itu. Bisa dengan cara memodifikasi hasil-hasil dari penelitian sebelumnya.

  5. Pingback: Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Hidrolisis Enzimatis | Berbagi Tak Pernah Rugi

  6. Pingback: Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Fermentasi | Berbagi Tak Pernah Rugi

  7. artikel iptek's avatar artikel iptek | April 23, 2012 at 9:55 am | Reply

    buat pak isroi terimakasih sekali sudah mau berbagi ilmu secara cuma-cuma buat kita-kita yang masih nubitol ini..sukses terus ya pak.. 🙂

  8. 063426084's avatar 063426084 | January 13, 2014 at 1:33 am | Reply

    Pak, ada literatur mengenai pretretment kimia

Leave a reply to artikel iptek Cancel reply